Maxmilian Aryo Purwacaraka

Info Pribadi

Nama: Maxmilian Aryo Purwacaraka

Tempat, Tanggal Lahir: Bontang, 9 Agustus 2000

Domisili: DI Yogyakarta

Topik 1: Hydrogen Tank

Mendesain sebuah tangki/tabung gas tekanan tinggi untuk gas hidrogen.

Diketahui

Volume (V)= 1 Liter

Tekanan (P)= 8 Bar = 0,8 MPa

Budget Maksimum= Rp 500.000,00

Pembahasan

Untuk progress awal, kita diminta untuk mendesain suatu tabung gas tekanan tinggi untuk menampung gas hidrogen. Berdasarkan data yang diketahui, kita dapat memulai perancangannya. Dalam perancangan tabung gas hidrogen, kita perlu memperhatikan beberapa hal, seperti pemilihan material, perhitungan dimensi dan ketebalan tabung, desain tabung, pengujian, dan biaya. Dalam memilih material untuk membuat tabung gas, kita membutuhkan material yang kuat dan memiliki ketahanan terhadap karat (corrosion resistance) yang baik. Beberapa material yang memenuhi kriteria tersebut diantaranya ada aluminium, stainless steel, dan serat karbon (carbon fiber). Lalu untuk perhitungan dimensi dan ketebalan tabung, kita dapat mengikuti perhitungan sesuai standar ASME Boiler and Pressure Vessel Code (BPVC).

Optimisasi

Untuk pembuatan tabung gas bertekanan tinggi, material yang digunakan adalah 304 Stainless Steel. Berikut adalah sifat fisik dari 304 stainless steel.

Bahan baku yang akan digunakan untuk membuat tabung dalam bentuk lembaran 304 stainless steel.

Untuk tabung gas ini, dipilih tipe head (tutup tabung) flat, dimana tabung gas akan berbentuk silinder/tabung. Menggunakan rumus volume tabung V = π R² h , kita dapat mencari panjang tabung dan diameter yang optimal. Dengan mengambil panjang tabung (h) sebesar 150mm, didapat jari-jari dalam tabung (R) sebesar 46,1mm. Lalu untuk menentukan ketebalan dari shell (sisi selimut tabung), kita menggunakan rumus yang didapat dari ASME BPVC VIII yaitu

t=PR/(SE-0,6P)

dengan t sebagai ketebalan, P sebagai design pressure (8 Bar), R sebagai jari-jari dalam tabung (46,1mm), S sebagai Maximum Allowable Stress, dan E sebagai joint efficiency (asumsi 1). Sementara ketebalan untuk head tabung dapat dicari dengan rumus

t=PR/(SE+0,4P).

Maximum Allowable Stress dari 304 stainless steel yaitu 16.000 psi (110,3 MPa) untuk welded pipe dan 18.750 psi (129,3 MPa) untuk bentuk lain. Dengan data yang sudah diketahui, dapat dihitung ketebalan shell sebesar 0.336 mm dan ketebalan head sebesar 0,284 mm. Untuk ketebalan yang boleh dimakan karat (corrosion allowance), ketebalan akan ditambah paling tidak 1 mm.

Selanjutnya, akan dicari luas permukaan dari tabung. Luasan dari kedua head akan dihitung sebagai persegi untuk mempermudah perhitungan bahan yang akan dibeli. Luasan total tabung yang didapat yaitu 43.448,23 mm² (shell) + 2 * 8.500.84 mm² (head) = 60.449,91 mm² ≈ 604,5 cm².

Untuk memasukkan gas kedalam tabung, dibutuhkan sebuah valve yang dapat menahan tekanan tinggi. Setelah pencarian di internet, didapat sebuah valve dengan keran dengan kemampuan menahan tekanan (working pressure) sebesar 150 Bar.

Untuk biaya pembuatan tabung, harga dari lembaran 304 stainless steel dengan ketebalan 2mm dan luas permukaan 604,5 cm² adalah Rp 135.300,00, sedangkan harga dari valve keran adalah sebesar Rp 165.000,00, sehingga biaya total pembuatan tabung adalah Rp 300.300,00.